3.1 DNA是主要的遗传物质 教案 高一生物人教版必修二

第3章第1节DNA是主要的遗传物质一、设计理念本节课是人教版高级中学课本生物全一册必修本第五章第一节。本节内容在构成体系上，体现了人们对科学认识的过程、方法。因此，本节课以“自主探究科学发现的过程来学习科学研究的方法”为设计理念，在教学中，通过发挥教师的主导作用，优化课堂教学结构，结合科学史例，把知识的传授变成一个科学的探究过程，让学生在探究中学习科学研究的方法，从而渗透科学方法教育，克服教学中重知识传授，轻能力培养，忽视科学方法教育的弊端。二、教学目标1.知识目标（1）总结“DNA是主要的遗传物质”的探索过程（2）分析证明DNA是主要的遗传物质的实验思路。2．能力目标培养学生观察、分析、质疑、探究的能力。学习经典研究的科学方法，即“提出问题—作出假设—设计实验—得出结论”的研究方法。3．情感目标学习科学家严谨细致的工作作风和科学态度以及对真理不懈追求的科学精神，进一步激发学生辩证唯物主义世界观的树立。三、教材分析1内容和地位“DNA是主要的遗传物质”一节，先联系了前面所学的有关细胞学知识（有丝分裂、减数分裂和受精作用），阐明了染色体在前后代遗传中起联系作用。再通过对染色体化学成分分析得知，染色体的主要成分是DNA和蛋白质。那么遗传物质是谁呢？通过噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是遗传物质。最后说明只有RNA，没有DNA的生物，RNA是遗传物质。“遗传和变异”一章是全书的重点，内容多，难点多，与现代生物科学热点联系多，考试关注也多。本节是学习“遗传和变异”的开篇先导，只有真正理解了这一部分内容，才能明白生物遗传和变异的根本是DNA。2重点、难点肺炎双球菌的转化实验原理和过程，噬菌体侵染细菌的实验原理和过程既是教学的重点也是教学中的难点。确立依据：本部分知识的学习应用了科学的实验设计程序及内容涉及到微观领域，学生刚接触到这方面的知识，属于他们的薄弱环节。突破方法：利用图片的新颖性和动画的直观性，通过关键问题的层层设疑顺利引导学生自己分析得出结论，将问题步步分解。四、教具准备及课时安排：相关课件一课时五、教学过程教学内容教师组织和引导学生活动教学意图新课导入提供感性材料：成龙祖孙三代的鼻子特征图片通过前面对细胞的有丝分裂、减数分裂和受精过程的学习，我们已经认识到染色体在生物的传种接代中具有重要作用。染色体主要是由蛋白质和DNA组成的。那在这两种物质中，究竟哪一种才是遗传物质呢？观察、分析回顾并回答回顾已学知识，自然引入新课。一、对遗传物质的早期推测20世纪20年代，大多数科学家认为蛋白质是生物体的遗传物质；到了20世纪30年代，人们开始意识到了DNA的重要性，也有些科学家考虑，会不会DNA才是遗传物质呢？那到底是蛋白质是遗传物质，还是DNA是遗传物质呢？从而引入本节的三个经典科学实验：1、1928年格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验2、1944年艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验3、1952年赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验阅读思考从历史背景了解人们的推测。二、肺炎双球菌的转化实验1928年，格里菲思以小鼠为实验材料研究了肺炎双球菌是如何感染使人患肺炎的。通过课件介绍两种不同类型的肺炎双球菌，S型细菌和R型细菌。（1）肺炎双球菌的转化实验（1928年）①活的R型细菌感染老鼠健康②活的S型细菌感染老鼠死亡③灭活的S型细菌感染老鼠健康④活R型细菌+死S型细菌感染老鼠死亡通过教师的点拨，学生思考回答问题：对比1、2组的实验现象，这说明了什么？（S型活细菌使小鼠死亡。）第4组小鼠为什么会死亡呢？（由于体内有S型活细菌的作用。）③第4组中的S型活细菌如何出现？你支持哪个观点，为什么？观点1：活的R型细菌变成了活的S型细菌。（正确）观点2：加热杀死的S型细菌复活了。你认为R型活细菌会自发地转化成S型活细菌吗？（不会）⑤什么使R型活细菌转变成S型活细菌？（加热杀死的S型细菌使R型活细菌发生了转化）引导：通过四组实验的讨论可以看出：在第四组实验中，已经被加热杀死的S型细菌中，一定含有一种促使R型细菌转化成S型细菌的活性物质，那么它到底是什么呢？如果让你设计实验验证这种物质，应该怎么做呢？（2）艾弗里实验（1944年）课件演示艾弗里的实验，实验结果如下：提出问题，学生思考讨论：1、第1组实验说明S型细菌的DNA（B）A、就是转化因子B、能促使转化2、第2、3组实验说明什么？（S型细菌的蛋白质和多糖不能促使转化）3、第4组实验中的DNA酶有什么作用？（水解S型细菌的DNA，看DNA被破坏后能不能促使转化）4、第4组实验说明什么？（S型细菌的DNA被水解后不能促使转化）引导：通过四组实验的讨论可以发现：只有加入DNA，R型细菌才能转化为S型细菌；如果用DNA酶分解从S型活细菌提取的DNA，就不能使R型细菌发生转化。请观察实验，能得出什么结论？结论：S型细菌的DNA使得R型转化成S型细菌，并能传递给后代，说明DNA是“转化因子”，是使R型细菌发生稳定变化的物质，即“遗传物质”。课件展示新的问题：1、艾弗里的实验实验设计思路是什么?（实验设计思路：把DNA和蛋白质，多糖等分开，分别与R型菌进行培养，直接单独地去观察它们的作用）2、为什么仍有人对艾弗里的实验结论持怀疑？（因为艾弗里实验中提取出的DNA，纯度最高时也还有0.02%的蛋白质）3、你是否觉得持怀疑的人有点小题大做？为什么？（不觉得。有些物质在微量的情况下也能发挥巨大的效应，例如激素）4、既然如此，你觉得人类对‘遗传物质是什么’的研究还有必要继续吗？（当然要）学生思考讨论，教师点拨：艾弗里的实验引起了人们的注意，但是，由于当时提纯技术手段的限制，艾弗里实验中提取出的DNA，纯度最高时也还有0.02%的蛋白质，人们认为不能完全排除蛋白质的作用，因此仍有人对艾弗里的实验结论表示怀疑。那怎样才能将蛋白质与DNA彻底分开呢？1952年，另外两位科学家赫尔希和蔡斯利用T2噬菌体（一种病毒）作为实验材料，完成了另一个非常有说服力的实验。学生获得两种肺炎双球菌的知识。在观看、分析的基础上让学生获得“转化”的概念引导学生思考实验的设计思路，并试着说出来在学生自己思考的基础上引入科学家的经典实验。观看课件、讨论、思考，得出结论。过渡设疑，自然引入下一个经典实验。弄懂肺炎双球菌转化实验的原理和过程。结论是由实验证明的，培养严谨的态度引导学生主动地获取知识。培养学生的实验设计能力，体现了“发现问题、做出假设、设计实验、验证假设”的科学思想。直观的图像表示，易于了解、发现问题、得出结论。设疑，激发学生进一步探究的欲望。三、噬菌体侵染细菌的实验引导学生阅读教材第44页，了解T2噬菌体的结构和化学组成及生活特性。通过多媒体展示“噬菌体侵染细菌过程模拟”，向学生简述噬菌体侵染大肠杆菌的过程：吸附→注入→合成→组装→释放。引导学生阅读课文，展示“同位素标记程序图解”，并提出问题：1、标记噬菌体DNA的什么元素？为什么？（P。因为DNA含P，蛋白质不含P。）2、标记噬菌体蛋白质的什么元素？（C、H、O、N都不行，因为DNA也含这四种元素，会同时被标记。标记S，因为蛋白质含S，DNA不含S。）3、你认为应该对一个噬菌体同时标记两种物质还是只标记一种物质？为什么？（对一个噬菌体只标记一种物质。这样才能分别观察各自的传递情况，以判断遗传物质到底是谁。）教师小结标记的程序应该是：（1）标记大肠杆菌：大肠杆菌+35S的培养基含35S的大肠杆菌大肠杆菌+32P的培养基含32P的大肠杆菌（2）标记噬菌体T2噬菌体+含35S的大肠杆菌含35S的噬菌体T2噬菌体+含32P的大肠杆菌含32P的噬菌体噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌以及检测放射性的过程：分组侵染搅拌、离心检测结论问：搅拌，离心的目的分别是什么？（搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离；离心的目的是让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。）多媒体展示：用含35S的噬菌体去感染未被标记的大肠杆菌分析：亲代噬菌体被标记的物质是蛋白质（DNA/蛋白质）。离心后，大肠杆菌细胞在沉淀物（上清液/沉淀物）里。放射性集中在上清液里，说明亲代噬菌体的蛋白质（DNA/蛋白质）没有进入大肠杆菌。多媒体展示：用含32P的噬菌体去感染未被标记的大肠杆菌分析：亲代噬菌体被标记的物质是DNA（DNA/蛋白质）。离心后，大肠杆菌细胞在沉淀物（上清液/沉淀物）里。放射性集中在沉淀物里，说明亲代噬菌体的DNA（DNA/蛋白质）进入大肠杆菌细胞内。根据实验现象让学生完成下表并得出实验结论：亲代噬菌体大肠杆菌体内子代噬菌体32P标记DNA有32P标记DNADNA有32P标记35S标记蛋白质无35S标记蛋白质蛋白质外壳无35S标记赫尔希和蔡斯的实验表明：噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入到了细菌的细胞中，而蛋白质外壳留在外面。因此，子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的。结论：DNA是噬菌体的遗传物质。观察噬菌体的模式图，并阅读教材，引起思考。理解标记的原理、过程、结果观看、讨论、思考问题。通过分析、讨论、总结得出结论：DNA是噬菌体的遗传物质。理解技术手段的应用原理、方法。理解实验的操作过程，搅拌、离心、检测的原理，培养学生由实验现象得出结论的能力。列表比较，一目了然把微观的、抽象的问题直观化，易于理解。四、生物的遗传物质从1928年格里菲思的肺炎双球菌转化实验，到1944年艾弗里的实验，再到1952年赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染实验，前后经历了24年，人们才确信DNA是遗传物质。引导学生阅读课文46页内容，思考：遗传物质除了DNA外，还有别的吗？引出RNA也是遗传物质。课堂延伸：设计实验：证明烟草花叶病毒的遗传物质是什么？提出问题：（烟草花叶病毒只有RNA和蛋白质，如何确定其遗传质？）作出假设：（烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。）设计实验：（将蛋白质与RNA分离，单独观察它们各自的作用。）得出结论：（烟草花叶病毒（TMV）的遗传物质是RNA）后来的研究表明，遗传物质除了DNA以外，还有RNA。有些病毒不含DNA，只含有RNA和蛋白质。大量的实验证明，绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质。引导学生思考实验的设计思路，并试着说出来培养学生的实验设计能力。课堂总结本节课学习了：（一）肺炎双球菌转化实验：证明S型细菌中的DNA是转化因子并能够使后代具有连续性——说明是遗传物质。（二）噬菌体侵染细菌实验：证明噬菌体的蛋白质和DNA两种成分中是DNA进入细菌体内并产生出与亲代噬菌体性状相同的子代噬菌体——说明DNA是遗传物质。（三）遗传物质的种类：除了DNA外还有RNA，但绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。同老师一起整理、归纳本节课所学的知识。培养学生的归纳总结能力作业布置完成课本P46页练习及《创新方案》课时作业。六、板书第3章基因的本质第1节DNA是主要的遗传物质一、肺炎双球菌的转化实验